image: Introduction of SARS-CoV-2 into farmed mink leads to the emergence of viral variants that partially evade antibody-mediated neutralization. A) SARS-CoV-2-infected workers introduced the virus into farmed mink populations, causing an epidemic spread of the virus in the animals. As a result, the virus mutated in mink and gave rise to a novel SARS-CoV-2 variant. This novel variant was subsequently transmitted back to workers, sparking transmission chains in the local community. B) SARS-CoV-2 from mink harbor one or more mutations in the viral spike protein, which is used by the virus to enter cells and constitutes the main target for neutralizing antibodies. These mutations enable the virus to partially evade from neutralization by antibodies from convalescent individuals and synthetic antibodies used for COVID-19 therapy. view more
Credit: Markus Hoffmann
Bereits vor etwa einem Jahr wurde beobachtet, dass sich Nerze mit SARS-CoV-2 infizieren können. Das Virus war von Menschen auf die gezüchteten Tiere übertragen worden und veränderte sich dort. Es entstanden Mutationen im Spike-Protein, welches für den Eintritt des Virus in die Wirtszellen ausschlaggebend ist und den zentralen Angriffspunkt für Antikörper darstellt. Diese SARS-CoV-2-Varianten aus Nerzen wurden zurück auf den Menschen übertragen und gaben Anlass zur Sorge, dass Nerze eine ständige Quelle für die Infektion des Menschen mit SARS-CoV-2-Varianten mit veränderten biologischen Eigenschaften sein könnten. Forschende des Deutschen Primatenzentrums (DPZ) - Leibniz-Institut für Primatenforschung in Göttingen konnten jetzt zeigen, dass ein für die COVID-19-Therapie eingesetzter Antikörper nicht in der Lage ist, SARS-CoV-2 mit einer in Nerzen erworbenen Mutation wirksam zu hemmen. Zudem verminderte die Mutation die Hemmung des Virus durch Antikörper, die nach einer durchgemachten SARS-CoV-2-Infektion gebildet wurden. Diese Ergebnisse zeigen, dass SARS-CoV-2 in Nerzen Mutationen erwerben kann, die die Bekämpfung des Virus durch das Immunsystem des Menschen erschweren (Cell Reports).
Mittlerweile sind durch die pandemische Ausbreitung des SARS-Coronavirus-2 und seiner Begleiterkrankung COVID-19 laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) weltweit mehr als drei Millionen Menschen gestorben. Die Übertragung des Virus von Tier zu Mensch gilt als Ursprung der Pandemie, die im Dezember 2019 in Wuhan, China, begann. Im April 2020 entwickelten Nerze in niederländischen Nerzfarmen Atemwegserkrankungen aufgrund der Infektion mit SARS-CoV-2, das nachweislich von infizierten Farmarbeitern auf die Tiere übertragen wurde. Das Virus mutierte in den Nerzen und verschiedene Virusvarianten entstanden, die wieder zurück auf die Farmarbeiter übertragen und dann auch von Mensch zu Mensch weitergegeben wurden. Auch in Dänemark wurde diese Beobachtung gemacht und Millionen von Nerzen wurden getötet, um die Übertragung neuer Virusvarianten auf den Menschen zu verhindern.
Das Spike-Protein in der Hülle von SARS-CoV-2 ist verantwortlich für den Eintritt des Virus in die Zellen, in denen es sich vermehrt. Die Forschenden um Markus Hoffmann und Stefan Pöhlmann vom Deutschen Primatenzentrum haben verschiedene Mutationen untersucht, die im Spike-Protein von SARS-CoV-2 aus Nerzen nachgewiesen wurden, unter anderem die Mutation Y453F. Die Forschenden wollten herausfinden, welche Auswirkungen diese Mutation auf die Hemmung des Virus durch Antikörper hat, die für die COVID-19-Therapie eingesetzt werden beziehungsweise die in COVID-19-Patient*innen gebildet werden.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass einer von zwei Antikörpern aus einem für die COVID-19-Therapie eingesetzten Antikörpercocktail die Virusvariante mit der Y453F-Mutation nicht mehr effizient hemmt. Außerdem demonstriert unsere Studie, dass die Y453F-Mutation die Hemmung des Virus durch Antikörper reduziert, die von COVID-19-Patient*innen gebildet wurden. Das bedeutet, dass Menschen, die eine SARS-CoV-2-Infektion durchgemacht haben, einen reduzierten Schutz gegen die Nerz-Varianten des Virus aufweisen könnten", sagt Markus Hoffmann, der Erstautor der Studie. SARS-CoV-2 kann sich also in Nerzen so verändern, dass die Immunkontrolle durch Antikörper erschwert wird. Ob dies auch in anderen Tieren möglich ist, auf die das Virus durch infizierte Personen übertragen wird, ist gegenwärtig unklar. In der Zwischenzeit ist die Y453F-Mutation auch im Menschen aufgetreten, aber nicht durch eine Infektion mit einer der Nerz-Varianten. Wenn sich das Virus längere Zeit in Menschen vermehrt, die ein schwaches Immunsystem haben, können resistente Varianten entstehen. In diesem Fall war die Resistenz-vermittelnde Mutation identisch mit der, die in den Nerzen beobachtet wurde", sagt Stefan Pöhlmann.
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Journal
Cell Reports